APRESENTAÇÃO DE SISTEMAS ELÉTRICOS CÁLCULOS ELÉTRICOS

Curso: Engenharia elétricaMatéria: Eletrotécnica Aplicada

Eng° Felipe Oliveira Albuquerque

UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS

FACULDADE DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ELETRICIDADE

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Por quê?Como?

Causas...?Influências...

A eletrotécnica aplicada e as instalações elétricas prediais e

industriais.

Perfil do engenheiro eletricista no mercado industrial.

APRESENTAÇÃO

Apesar de somente possível em regime permanente, deve-se prever, aproximadamente, mediante:

Curva de demanda da carga x tempo;

Consideração da coordenação das atividades dos diferentes setores (ciclo de produção);

(Estudo global das cargas, manipulando a operação de certas máquinas para períodos de menor demanda, a fim de diversificá-las – Controle do valor da demanda de pico).

Otimização do período de funcionamento diário estipulado;

(Otimização da curva de carga e dos custos com demandas elevadas).

Influi diretamente no dimensionamento dos vários equipamentos elétricos; condutores e condutos; painéis, quadros, etc.

CURVA DE CARGA

CURVA DE CARGA

Curva de carga para uma instalação industrial em regime de funcionamento 24 horas.

Reconhecer os pontos notáveis do gráfico;

Com base nesta projeção, deve-se definir outros fatores relevantes...

FATOR DE DEMANDAÉ a relação entre a demanda máxima do sistema e a carga instalada total conectada a ele, durante um intervalo de tempo considerado.

demanda máxima, [kW ou kVA]

potência instalada total, [kW ou kVA]

A demanda máxima é a quantidade da potência máxima instantânea em funcionamento numa instalação industrial.

A carga instalada total é a soma das potências nominais contínuas dos aparelhos consumidores de energia elétrica.

O valor do Fator de demanda será, obrigatoriamente, menor ou igual a unidade:

Se FD < 1 Pinst > Dmáx

Se FD = 1 Pinst = Dmáx

inst

máxd P

DF

FATOR DE DEMANDA

Com relação à Curva de carga, o valor do Fator de Demanda é:

Número de motores em operação

Fator de demanda em (%)

1 – 10 70 – 80

11 – 20 60 – 70

21 – 50 55 – 60

51 – 100 50 – 60

Acima de 100 45 - 55

Tabela aproximada de fator de demanda para cada grupamentos de motores e operação independente.

64,0750

480

inst

máxd P

DF

FATOR DE CARGAÉ a relação entre a demanda média, durante um determinado intervalo de tempo, e a demanda máxima registrada para o mesmo período.

Refere-se ao período de carga diária, semanal, mensal e anual. Quanto maior o tempo ao qual se relaciona, menor será o seu valor (anual < mensal < semanal < diário).

O valor do Fator de carga será, obrigatoriamente, menor ou igual a unidade. Mede o grau de efetividade da demanda máxima foi mantida durante o intervalo considerado.

De forma mais prática, mostra quanto de energia está sendo utilizada de forma racional numa instalação.

máx

médC D

DF

FATOR DE CARGAManter um elevado fator de carga no sistema significa obter os seguintes benefícios:

Otimização dos investimentos da instalação elétrica;

Aproveitamento racional e aumento da vida útil da instalação elétrica, incluídos os motores e equipamentos;

Atendimento a um dos requisitos básicos para solicitação junto ao órgão federal a redução do empréstimo compulsório (válido para média dos fatores de carga dos últimos 24 meses igual ou superior a 30%);

Redução do valor da demanda de pico;

Quanto maior o seu valor, mais adequado e racional está sendo o consumo de energia elétrica de uma instalação. Pode ser dado também pela expressão:

horasnkWméddemanda

kVhconsumoFC º][

][

60,0480

288

máx

médcd D

DF

FATOR DE CARGA

Então o Fator de carga pode ser calculado pela equação:

A aplicação prática da melhoria do fator de carga de uma indústria reflete-se num estudo global de economia de energia, que leva a dois resultados:

Conservação do consumo [kWh] e redução da demanda [kW]

(Deslocamento de operação de certas máquinas para intervalos com menor consumo).

Conservação da demanda [kW] e redução do consumo [kWh]

(Redução da qualidade do produto e manutenção do ritmo de

produção – curva de carga).

FATOR DE CARGA

Alguns programas de conservação de energia aplicam a combinação otimizada de ambos os métodos, como por exemplo o CDEAM, que objetiva:

Conservação de energia

Qualidade de energia

Kaizen

Eficientização Energética

Uso racional da energia

270,030,0 CCp FxFxF

FATOR DE PERDA

Sempre que há passagem de corrente há perdas por Efeito Joule.

É a relação entre a perda de potência na demanda média e a perda de potência na demanda máxima considerando um intervalo de tempo especificado. É uma função do fator de carga. Possui pouca aplicação na maioria dos projetos industriais.

Tendo como base a curva de carga do exemplo, o fator de perda será:

43,0

60,070,060,030,0 2

p

p

F

xxF

FATOR DE PERDA

Exemplo prático da ilustração do fator de perda apresentando o histórico dos Fatores de Perdas de geração e consumo médios anuais, retirado de um boletim informativo da Câmara de Comercialização de Energia Elétrica – CCEE.

FATOR DE SIMULTANEIDADE

É a relação entre a demanda máxima do grupo de aparelhos pela soma das demais individuais dos aparelhos do mesmo grupo, num intervalo de tempo considerado. O fator oposto é o Fator de diversidade.

Resulta da coincidência das demandas máximas de alguns aparelhos do grupo de carga, devido à natureza de sua operação. A aplicação do fator de simultaneidade deve ser precedido de um estudo específico das cargas, a fim de evitar os subdimensionamentos.

Pode ser aplicado em qualquer outro estudo de linhas de distribuição, quer seja de gás, de petróleo, de energia, de água, etc. Por tratar-se de um fator multiplicador entre 0 e 1, ajusta o consumo total teórico de um número de aparelhos de utilização.

A Tabela a seguir fornece os fatores de simultaneidade para diferentes potências de motores em grupamentos e outros aparelhos.

FATOR DE SIMULTANEIDADE

Curva de carga do Projeto Modelo de Negócio de Comunidades Isoladas na Amazônia – NERAM/CDEAM/UFAM.

EXEMPLO PRÁTICO

HoraCarga

Iluminação int 1 1 1 1 1 1 6 5840Iluminação ext 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 2920Tomadas 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 15 21900

HoraCarga

Iluminação int 1 1 1 3 1400Iluminação ext 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 12 40Tomadas 1 1 1 1 1 1 6 1350C. Frigorífica 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 24 6000Cond. de Ar Prod. 1 1 1 1 1 1 1 1 8 3600Despolpadeira 1 1 1 1 1 1 1 1 8 1500Mesa de lavagem 1 1 1 1 1 1 1 1 8 375Dosador 1 1 1 1 1 1 1 1 8 750Selador 1 1 1 1 1 1 1 1 8 375

22h 23h 24h

22h 23h 24h W/h

13h W/h14h 15h 16h 17h 18h 19h 20 21h

7h 8h

Demanda diária distribuida no Sistema NERAM

6h 7h 8h 9h 10h 11h 12h1h 2h 3h 4h 5h

5h 10h 11h 12h 13h1h 2h 3h 4h 9h6h 18h 19h 20 21h14h 15h 16h 17hTotal de horas

RESIDÊNCIAS

FÁBRICA DE POLPA DE AÇAÍ

Total de horas

01020304050607080

1 2 3

kW

Pot. Gerada kW

Curva de carga do Projeto Modelo de Negócio de Comunidades Isoladas na Amazônia – NERAM/CDEAM/UFAM.

EXEMPLO PRÁTICO

HoraCarga

Tomadas 1 1 1 1 1 1 1 7 450Elevador (1CV) 1 1 2 1042,5Cilindro (3CV 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 12 2992Ventilador (5CV) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 12 4958Iluminação LM 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 13 800

SECADOR

20 21h 22h 23h16h 17h8h 9h 10h 11h 18h 19h12h 13h 14h 15h5h 6h 7h1h 2h 3h 4h W/h24hTotal de horas

01020304050607080

1 2 3

kW

Pot. Gerada kWHora

CargaGERADOR 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 18GERADOR 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 16

90%

GERAÇÃO

1h 2h 3h 4h 5h 6h 7h 8h 9h 21h10h 11h 12h 13h 14h 15h Rend.22h 23h 24hTotal de horas

16h 17h 18h 19h 20 0102030

1 2 3

kW

Pot. Gerada kW

HoraCarga

Iluminação ext 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 12 20Bomba d'água 1 1 1 1 4 2200

W/h

POÇO

24hTotal de horas

20 21h 22h 23h16h 17h 18h 19h12h 13h 14h 15h8h 9h 10h 11h5h 6h 7h1h 2h 3h 4h

01020304050607080

1 2 3

kW

Pot. Gerada kW

Curva de carga do Projeto Modelo de Negócio de Comunidades

Isoladas na Amazônia –

NERAM/CDEAM/UFAM.

EXEMPLO PRÁTICO

Local Residência Fáb. Polpa Secador PoçoHora W W W W

1 2920 6040 800 20 9,78 362 2920 6040 800 20 9,78 363 2920 6040 800 20 9,78 364 2920 6040 800 20 9,78 365 8760 6040 800 20 15,62 366 8760 6040 1842,5 20 16,66 367 21900 6040 2992 20 30,95 368 21900 6000 3442 2200 33,54 369 21900 13950 3442 0 39,29 72

10 21900 13950 3442 0 39,29 7211 21900 13950 3442 2200 41,49 7212 21900 12600 2992 0 37,49 7213 21900 6000 2992 0 30,89 3614 21900 6000 2992 2200 33,09 3615 21900 13950 3442 0 39,29 7216 21900 13950 3442 0 39,29 7217 21900 13950 3442 2200 41,49 7218 21900 12600 3792 0 38,29 7219 21900 7400 1842,5 0 31,14 3620 30660 7440 800 20 38,92 7221 30660 7440 800 20 38,92 7222 8760 6040 800 20 15,62 3623 8760 6040 800 20 15,62 3624 2920 6040 800 20 9,78 36

Pot. Gerada kW

Consumo kWh

01020304050607080

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

kW

horas

Curva de carga diária

Pot. Gerada kW Consumo kWh

Curva de carga do Projeto Modelo de Negócio de Comunidades Isoladas na Amazônia – NERAM/CDEAM/UFAM.

EXEMPLO PRÁTICO

01020304050607080

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

kW

horas

Curva de carga diária

Pot. Gerada kW Consumo kWh

EXEMPLO PRÁTICO

Muito obrigado!MUITO OBRIGADO!